Практическая работа №3. Расчёт установки для посола шкур

В расчете учитывают форму барабана (цилиндрические, конические, биконические и другой формы, со сплошной или перфорированной поверхностью, с гладкой или оребренной внутренней поверхностью). Определяют критическую частоту враще­ния барабана, его геометрические размеры, производительность и мощсость.

Критическая частота вращения возникает в случае, когда частицы, прижимаемые к обечайке барабана центробежными силами, не открываются от нее и начинают совершать полный оборот. Частица массой т (рис.1) прижимается к обечайке центробежной силой и увлекается в совместное с обечайкой движение силой трения F. Если в точке, определяемой центральным углом , частица отрывается от поверхности барабана, то сила F = 0 и тогда имеет место равенство

Критическая угловая скорость вращения барабана достигается при значении , т. е.

Откуда критическая угловая скорость

или

,

где — критическая частота вращения барабана,

Рис. 1. Схема к расчету барабанного рабочего органа

В аппаратах барабаны вращаются с угловой скоростью , меньшей критической:

Коэффициент изменяется от 0,1 до 0,8 в зависимости от технологического назначения аппарата. Для конструкций, имеющих внутренние ребра, при тех же условиях коэффициент = 0,2...0,5. Так, для моечных машин с лопастями = 0,36, для подвесных оребренных посолочных барабанов = 0,4...0,45.

Таким образом, угол зависит от коэффициента:

.

При отрыве частица продолжает движение по параболе с начальной скоростью . Точка соприкосновения частицы с барабаном определяется центральным углом и высотой Н.

Для гладкого барабана

угол (рад)

и высота (м) .

Время подъема частиц (с)

время падения (с)

.

Продолжительность цикла в гладком барабане (с)

Скорость осевого смещения v_oc (м/с) частиц в горизонтальном барабане со спиральной сплошной вставкой

,

где v_0K — окружная скорость на средней линии винта, м/с; — угол наклона развертки по средней винтовой линии.

Для наклонных цилиндрических барабанов скорость (м/с) осевого смещения частиц

где — смещение частиц вдоль оси за 1 оборот, м; — продолжительность цикла, с;

а время цикла

где — угол наклона оси барабана к горизонту.

Производительность периодически действующего барабанного аппарата (кг/с):

где G — масса единовременной загрузки, кг; — продолжительность цикла обработки, с.

Продолжительность цикла включает продолжительность технологической обработки и подготовительно-заключительных операций.

Масса единовременной загрузки (кг)

,

где D, L — внутренний диаметр и длина барабана, м; — коэффициент загрузки барабана; — плотность материала, кг/м³.

Производительность барабанного аппарата непрерывного действия (кг/с):

,

где v_oc — осевая скорость смещения продукта, м/с; S — площадь поперечного сечения продукта в барабане, м².

Ориентировочно можно принимать коэффициент загрузки при диаметре барабана менее 0,5 м равным = 0,05...0,12; при диаметре более 0,5 м равным = 0,02...0,06.

Скорость осевого смещения v_oc (м/с) в наклонном цилиндрическом барабане

,

а продолжительность пребывания (с) частицы в нем

Мощность двигателя (кВт) привода барабанной машины или аппарата определяют как сумму мощности необходимой для подъема массы на высоту Н и разгона ее до скорости v_oc, и мощности N₂, необходимой на преодоление трения в подшипниках опор:

,

где — коэффициент запаса мощности; - КПД привода.

Мощность (Вт):

,

где G_r — масса загрузки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с²; — окружная скорость на обечайке барабана в момент отрыва частиц, м/с.

Потери на трение (Вт) в опорах подвесного барабана (рис. 2, а)

,

где — коэффициент трения скольжения в подшипнике; — диаметр цапфы подшипника, м; — масса барабана, кг.

Рис. 2. Схемы к расчету мощности двигателя:

а – горизонтального подвесного барабана; 1 – барабан; 2 – цапфа; 3 – подшипниковая опора; 4 – груз; б – наклонного барабана; 1 – барабан; 2 – бандаж; 3 – опорные ролики; 4 – ролик; 5 – опора ролика; 6 – груз.

В цилиндрическом барабане 1 (рис. 2, б), наклоненном под углом Р к горизонту и опирающемся на четыре ролика 3, общая масса G = G_r + G₆ распределяется на осевую и радиальную составляющие. При равномерном распределении массы на каждый ролик приходится сила тяжести , где - центральный угол установки роликов. Тогда мощность (Вт) на преодоление трения в роликовых опорах будет равна

,

где — диаметр опорного ролика, м; — коэффициент трения качения барабана, м; d — диаметр оси ролика, м.

Осевая составляющая силы тяжести воспринимается боковой поверхностью ролика 4. Мощность (Вт) на преодоление трения на этой поверхности

,

где — коэффициент трения скольжения между роликом и бандажом; D — диаметр барабана, м.

Если для осевой фиксации барабана применяются ролики, то мощность (Вт)

,

где — внешний диаметр упорного ролика, м; d — диаметр оси ролика, м.

Таким образом, мощность (Вт) на потери трения в наклонном барабане:

.